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1、行业类非重点高校“高等流体力学”课程教学的探讨 摘要：基于上海电力学院“动力工程与工程热物理”一级学科人才培育的须要，对探讨生学位课程“高等流体力学”的教学内容和教学模式进行了探讨。在调研的基础上，选定了教材、组织了教学内容、探讨了教学模式，所开展的工作对于探讨生学位课程的建设具有肯定的参考意义。 关键词：行业类高校；高等流体力学；电力特色 作者简介：张莉，女，河南商丘人，上海电力学院能源与机械工程学院，教授；李永光，男，湖南长沙人，上海电力学院科研到处长，教授。 基金项目：本文系上海电力学院探讨生学位课程建设项目的探讨成果。 中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1017-00
2、7904-0086-02 2022年，上海电力学院热能工程二级学科首次招生，“高等流体力学”首次开课，授课人数20余人，随后几年间授课人数逐年增长。2022年我校动力工程与工程热物理一级学科又增设了工程热物理、动力机械及工程两个二级学科，“高等流体力学”授课范围扩大的同时，授课人数也增加到60余人。但是鉴于我校探讨生数量较少、探讨生培育历史较短以及师资力气相对薄弱等方面的缘由，课程教学的教材只能选用已有的教材。在组织教学内容的过程中发觉，大多数教材普遍存在一些问题，如过于强调基本理论、对数学学问的要求偏高、工程应用方面涉猎很少，或者有些工程学科专业的相关探讨生教材又往往缺乏理论深度，工程应用背
3、景针对性强，有的强调高速气动、有的强调水动叶栅流淌、有的强调涡动力学等等。鉴于此，作为行业类非重点高校，在“高等流体力学”课程的教学中有必要结合我校电力特色进行教学内容和教学模式的探讨和探讨。 一、课程教材的调研 为了能更好地做好此次教学探讨工作，课程组首先对高校相关探讨生专业的“高等流体力学”教材进行了调研，分别对清华高校、西安交通高校、上海交通高校、浙江高校、东南高校、华中科技高校、华北电力高校、东北电力高校等国内若干所高校相关课程的教材及内容做了简洁分析。 从调研状况看，全部高校都对流体力学的基本理论很重视，主要教学内容均包括了流淌的基本概念和基本方程、流体运动学、势流理论、涡旋流淌、志
4、向流体流淌、粘性流体流淌等，目的是使探讨生通过学习流体的运动规律，驾驭探讨流淌的方法进而分析解决实际的工程流淌问题。同时，各高校的教材和主要教学参考书还注意与自身学科探讨方向的结合，课程的某些重点内容与培育方向相接轨，突出了自身的特色。通过调研发觉，“高等流体力学”作为探讨生学位课，其教学内容在注意理论基础的同时，还必需要与自身的相关学科探讨方向相结合，在注意通用理论的基础上，形成自己的特色。 二、我校授课对象的状况分析 做好此次的教学探讨工作，还必需对我校的授课对象有一个清晰的相识。目前，“高等流体力学”已列为本校工程热物理、热能工程、动力机械及工程三个二级学科的探讨生学位课程。尽管上述三个
5、二级学科涉及能源、动力、机械等宽广的工程领域，但结合我校的电力特色，这三个二级学科主要是为电力行业培育高级的专业人才，而在电力行业中流淌现象多存在于流体机械、动力机械、换热设备、容器、管道等部件，因此，在教学内容上应在透彻讲解流体力学微分方程组的基础上，注意联系工程实际，偏重于讲解流体在上述部件中的流淌以及与这些部件间的相互作用。 探讨生生源的实际状况也是教学过程中须要考虑的因素。到目前为止，我校共招收6届探讨生，通过向历届学生了解发觉有以下状况存在：部分同学跨专业考入学校，本科阶段没有学习过“工程流体力学”课程；即使是探讨生与本科专业背景相同的同学，他们也普遍认为”工程流体力学”较难，硕士入
6、学考试时，大都不选考“工程流体力学”，这也使得他们可能在大三、甚至大二学完以后，再也没有系统地梳理过流体力学学问。由于各高校专业方向的侧重点不同，大部分同学对电力行业内的流体学问也不是特殊了解；考入学校的学生多数为调剂生，入学成果整体不高。这些状况都表明，我校硕士探讨生入学时的流体力学学问基础相对比较薄弱，须要在授课过程中讲授深层次新学问的同时，刚好地对基础学问进行回顾和提示。 三、教学内容的组织 基于以上的调研和分析，课程组首先对教材进行了选取，对教学内容进行了组织。 1.教学目标的明确 “高等流体力学”是为工程热物理、热能工程以及动力机械与工程专业探讨生设置的专业学位课程。依据专业人才培育
7、的须要，结合长期本科教学的阅历，确定了课程的教学目标：通过对流体力学的基本概念、基本方程、志向不行压缩流体的流淌、粘性不行压缩流体的流淌、层流边界层与紊流流淌、志向可压缩流体等内容的学习，深化学生对流体力学基本内容的理解，提高学生的理论水平，为相关专业课程的学习、课题的探讨及论文的撰写打好理论基础。 2.教材的选用 “高等流体力学”是动力工程及工程热物理学科的一门传统课程，有许多课程教材可供选用。通过调研比较，西安交通高校有关电力生产的学科探讨方向与我校的探讨方向比较吻合，其在“动力工程及工程热物理”一级学科中的学位课 “高等流体力学”选择了西安交通高校出版社出版、张鸣远等编著的高等流体力学一
8、书作为教材，课程组通过对该书内容的分析，也一样认为张鸣远等编著的高等流体力学比较适合我校侧重于电力人才培育的需求，因此确定选用该书作为本校“高等流体力学”课程的教材。与此同时，将调研中搜寻到的各有特点的教材作为参考书目举荐给学生供他们参考运用。 3.教学内容的组织 在进行“高等流体力学”课程教学内容的组织时，结合我校探讨生培育方案和学科建设，既照看到经典流体力学的通用学问，又重视课程学问的针对性、行业应用的特别性、学生学习的爱好以及与学校其他探讨生课程的关联性。课程内容的组织主要从以下几个方面考虑： 奠定扎实基础。“高等流体力学”是一门系统性、逻辑性较强的课程，作为硕士探讨生的学位课，在加深学
9、生对流淌所伴随的物理现象的相识、概念的建立及规律分析的同时，还应努力加深学生学科学问分析和探讨问题的基本思想和方法的理解和驾驭，提高分析和解决流体力学问题的水平及实力。 突出电力生产特色。针对我校探讨生的专业背景和学科探讨方向，强调本学科与电力生产流程和设备的结合，强化学生应用流体力学学问，相识并解决相关电力工程问题的实力。教学内容应注意理论与实践相结合，保持基础理论学问与工程应用学问的相对平衡。 注意课程的关联性和完整性。在关联性方面，首先与本科阶段的教学内容要有恰当的分工和连接，其次要避开与其他相关课程之间缺乏连接；在自身内容体系的完整性方面，既要留意到对数学学问回顾和补充的必要性，又要对
10、工程中不常见的困难流淌概念的介绍有所兼顾。 考虑以上几个方面，课程组将教学内容梳理成五部分，第一部分支配了“矢量运算分析”、“场论学问”的回顾以及曲线坐标、张量分析学问的补充；其次部分“流体力学的基本方程”主要介绍流体力学的基本概念，流体力学的限制方程组以及一些相关的重要定理；第三部分“志向不行压缩流体的流淌”介绍平面势流，空间轴对称势流和志向流体中的旋涡运动，其中对平面势流里的复位势、叠加法、镜像法和保角变换法做重点讲解；第四部分“粘性不行压缩流体的流淌”中介绍纳维斯托克斯方程的精确解，小雷诺数流淌，层流边界层流淌和紊流，其中对工程中应用较多的层流边界层流淌和紊流做重点讲解；第五部分“志向可
11、压缩流体的流淌”分别介绍一维流淌和平面流淌，其中对一维流淌做重点讲解。 四、教学模式的探讨 学生的学习状况在不断地发生改变，这就须要老师不断依据实际状况，进行教学模式的探讨，充分调动学生学习的主动性和主动性，使他们在有限的学习时间中学习好内容繁多的“流体力学”。 1.教学方法 “高等流体力学”是一门基础课，基本概念和基础理论部分内容较多，涉及的公式推导也比较多，传统的“黑板板书”的教学手段对教学信息的处理和呈现都比较单一，造成学生对于传热学内容的理解和驾驭有肯定的难度。为此，课程组以教材为蓝本编制了电子课件，教学中采纳板书与多媒体相结合的教学模式，突出传统板书中能够清楚讲解困难理论推导的优点，
12、充分利用多媒体教学信息量大、图像清楚生动的特点。经过一段时间的尝试，这种教学方法既达到了避开探讨生在课堂上因长时间精力高度集中而产生疲惫的问题，又有利于他们理解并驾驭困难的流体力学基本理论的教学效果。 2.教学手段 尽管本课程以课堂讲授教学方式为主，但要避开“填鸭式”的讲授，要注意以启发式讲授为主的多种教学方法的综合应用，提高课堂教学的趣味性，以提高学生学习爱好和主动性。课程组结合本科“工程流体力学”多年的教学阅历，在教学过程中留意做到几个注意：注意物理概念与数学方法的有机结合，强调物理含义的数学表示以及数学内容的物理说明；既留意严格的理论推导，又留意叙述的深化浅出；注意教学思路，教学方法，在
13、引进概念介绍方法时，突出解决问题的思维方法及推理要点；注意从与教材不同的角度或思路来讲解并描述同一教材内容，以丰富学生思维和联想实力；注意引导学生围绕课程内容，发觉问题、提出问题、解决问题，同时再结合课程组老师的科研积累，搜集并提炼出了大量与电力生产紧密关联的工程案例，通过案例的探讨和分析，增加学生学习理论学问的爱好，提升课堂教学的互动效果，增加学生运用理论学问分析并解决工程实际问题的实力。 3.协助教学 仅仅通过课堂上对教材的学习是远远不够的，还必需配套地做大量的习题，才能较好地使学生驾驭具有理论性强、公式多、数理基础要求高的“高等流体力学”课程。考虑到我校探讨生教学的特点，课程组依据教材的
14、主要内容编写了典型习题集。习题集力图做到习题具有典型性，能够对应教学内容的各个学问点，学生通过习题的练习，能有效地驾驭教材中的基本学问。此外，习题集中的习题也尽可能地结合电力生产中的流淌问题，帮助学生对专业关联工程问题进行相识和思索，培育学生应用学问的实力。 4.课程考核 课程考核成果应当能够较为客观地反映学生对课程的整体学习状况。为了全面地反映学生的全程学习过程和最终的学习效果，课程组经探讨明确了课程的总评成果由平常成果和期末考试成果综合评定得出，平常成果与期末考试成果的安排比例是28。平常成果包含作业、考勤、课堂表现等几部分。期末考试采纳笔试形式，考试试卷从建立的试卷库中随机抽取。 期末考
15、试是课程考核的重头戏，为了提高学生的学习主动性，同时也为了增加老师的工作责任心，实行考、教分别是一个较好的督促方法。为此，2022年课程组依据课程的教学要求组织编写了试卷库。试卷库中的试题符合教学大纲的要求，内容丰富、形式多样、题型一样，试题表述清晰，要求明确，无偏题、怪题，难易得当，考核的学问点覆盖面宽，能考核学生驾驭学问以及应用学问进行综合分析实力的状况。此次编写的试卷库共包含试卷6份，至少够三年运用，随着试卷库的运用，课程组还拟将对试卷库进行不断扩充。 五、结束语 “高等流体力学”的日常教学工作一个任重而道远，为了适应高等流体力学服务于日新月异的学科发展的需求，提高该学位课程的教学效果，
16、更好地为本校探讨生人才培育服务，课程组将把教学探讨工作不断地持续进行下去，搜集最新最前沿的相关信息以补充教学内容，探讨教学模式以提高教学效果，刚好对习题库和试卷题库进行更新。信任只要老师多花一点时间，多动一点脑筋，多找一些教化学生的切入点，因材施教，肯定能取得好的教化效果。 参考文献： 1张鸣远.高等流体力学M.西安：西安交通高校出版社，2022. 2董守平.高等流体力学M.东营：中国石油高校出版社，2022. 3王献孚.高等流体力学M.武汉：华中科技高校出版社，2022. 4王松岭.高等流体力学M.北京：中国电力出版社，2022. 5周云龙.高等流体力学M.北京：中国电力出版社，2022. 6范惠林，赵思宏.探讨性教学模式在专业课程中的应用J.2002，：44-46. 7谭羽非.突出专业特点 改革工程热力学课程教学的探讨与实践J.高等建筑教化，2004，：39-43. 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页